基于LabVIEW的远程电能质量监测软件系统研制

发布时间：2017-03-23 01:01

  本文关键词：基于LabVIEW的远程电能质量监测软件系统研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：理想状态下,向用电用户提供的电能应该是电压和频率恒定、三相幅值大小相等相位两两之间相差120°的正弦波,然而由于电力系统中各种非线性、冲击性或不对称负荷的存在,加之对电网运行调控的缺陷、故障和干扰等因素,产生的谐波电流、负序电流注入电网之后,上述所谓的理想状态实际并不存在,这就带来了电能质量问题。电能质量问题关乎着国民经济的健康长远发展、社会和人民的正常生产生活,是当前面临的一个非常重要且值得研究的课题。而新一轮电改的实施,要求建立电力市场,放开售电侧,更好地引入市场竞争,无一不表明,在未来,电能将回归其商品属性,以商品的形式在市场上流通。作为一种商品,其基本市场特征是优质、安全、低价,其中优质即电能质量是关键。如果其质量无法保证,终将被市场所淘汰,因此对电能在质量方面提出了更高的要求,同时也给电能质量的监测带来了一定的挑战。近年来仪器设备的发展十分迅速,远程化、网络化、虚拟化、智能化的程度越来越高,促使研发者利用尽可能简单的硬件设备加上功能结构完整的软件组成一套完整的仪器设备,将复杂的数学运算嵌入到软件中,由强大的计算机而不是由硬件来完成,同时实现远程网络传输,减小硬件设备的规模和人力成本,实现全自动无人值守,达到经济效益的最大化,符合信息时代对仪器设备的要求。本文所研究的电能质量监测系统也秉承着这一思想,现场硬件设备主要由电压电流传感器、调理放大电路、采集卡和工业平板电脑组成,电路简单,没有用于复杂运算的微处理器等,不作为本文研究的主要内容,而本文所要研究的主要内容则是电能质量监测软件系统。软件系统基于Lab VIEW平台编写而成,总体结构采用C/S模式,秉承模块化编程思想,实现一对多TCP通讯,即一个服务器对应多个现场节点设备。该系统主要由两大主体软件构成,即位于工业平板电脑内的现场端监测软件和位于远程数据管理中心的服务器端监测软件。现场端监测软件主要负责对每隔5min的数据采集文件进行读取、电能质量参数计算、现场显示监控以及通过4G或WIFI网络将计算后的数据传送给远程服务器。参数计算部分采用生产者/消费者模式和队列技术,实现各个参数计算模块的多线程并行执行,提高运算效率。服务器端监测软件主要负责有序接收多个现场节点设备同时传过来的计算数据并存入数据库、远程实时显示监控、数据库查询以及原始数据回放。本文对电能质量相关参数的测量方法进行了深入的研究,包括电压偏差、频率偏差、公用电网谐波、三相电压不平衡、电压波动和闪变、电压暂降与短时中断等。重点研究了闪变的测量方法并且建立了闪变的Simulink模型进行了仿真论证,证明了该模型以及测量方法的正确性与可行性,为软件系统中闪变计算模块的实现奠定了基础。最后,对电能质量监测软件系统进行了仿真与实测。利用仿真输入信号,重点仿真了各个参数计算模块,绝大部分误差在±0.01%以内,误差较小,证明了各个参数计算模块的正确性;在实验室中进行了实测,对单相和三相工频电压进行了采集并计算其电能质量参数;测试了数据库容量,满足365天连续不间断监测的需求,证明了其可行性;详细测试了软件系统的实际运行以及各个功能实现情况,整个电能质量监测软件系统运行稳定可靠,所需功能包括采集数据计算处理、实时显示监控、一对多网络通讯、数据库存储、数据库查询、原始数据回放等均实现,能够有效地对电能质量进行远程实时在线监测。
【关键词】：远程电能质量监测 软件系统 一对多TCP通讯 现场节点 多线程
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76;TP311.52
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.2 研究和发展现状14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 1.4 本文研究内容的特点16-17
• 第2章 电能质量参数测量方法研究17-33
• 2.1 电能质量基本概念17
• 2.2 电压偏差17-18
• 2.3 频率偏差18
• 2.4 公用电网谐波18-19
• 2.5 三相电压不平衡19-20
• 2.6 电压波动和闪变20-30
• 2.6.1 电压波动的概念和测量方法20-21
• 2.6.2 闪变的概念和测量方法21-27
• 2.6.3 闪变模型的建立和仿真27-30
• 2.7 电压暂降与短时中断30
• 2.8 其它参数30-32
• 2.9 本章小结32-33
• 第3章 软件系统的设计与实现33-60
• 3.1 远程监测系统总体结构33-34
• 3.2 前端数据采集模块简介34-35
• 3.3 软件设计思想35-44
• 3.3.1 C/S模式35-36
• 3.3.2 一对多TCP通讯模式36-39
• 3.3.3 生产者/消费者模式与队列技术39-40
• 3.3.4 模块化编程40
• 3.3.5 软件运行流程解析40-44
• 3.4 现场端监测软件的设计与实现44-51
• 3.4.1 现场端监测软件总体介绍44-45
• 3.4.2 基本量计算模块45-47
• 3.4.3 电网谐波计算模块47-48
• 3.4.4 三相不平衡度计算模块48-49
• 3.4.5 电压波动和闪变计算模块49-50
• 3.4.6 电压暂降与短时中断计算模块50-51
• 3.5 服务器端监测软件的设计与实现51-59
• 3.5.1 服务器端监测软件总体介绍51-53
• 3.5.2 数据库设计53-56
• 3.5.3 实时监控模块56
• 3.5.4 数据库存储模块56-57
• 3.5.5 数据库查询模块57-58
• 3.5.6 原始数据回放模块58-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第4章 软件系统仿真与实测60-73
• 4.1 软件系统参数计算模块仿真60-67
• 4.1.1 基本量计算模块仿真60-61
• 4.1.2 电网谐波计算模块仿真61-63
• 4.1.3 三相不平衡度计算模块仿真63
• 4.1.4 电压波动和闪变计算模块仿真63-66
• 4.1.5 电压暂降与短时中断计算模块仿真66-67
• 4.2 实验室测试67-72
• 4.2.1 单相工频电压实测67-69
• 4.2.2 三相工频电压实测69-70
• 4.2.3 数据库容量测试70
• 4.2.4 软件系统实际运行测试70-72
• 4.3 本章小结72-73
• 第5章 全文总结73-75
• 5.1 本文主要工作及成果73-74
• 5.2 进一步研究建议74-75
• 参考文献75-78
• 作者简介及科研成果78-79
• 致谢79

【参考文献】

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本文编号：262564